如何保护芯片免受静电的损害

对于今天的电子产品，我们应该通过在集成电路中设计坚固的ESD结构来覆盖所有ESD基板，但大多数情况下，工程师都默认器件是安全合规的，很少考虑ESD保护。

ESD(Electro-Static discharge)的意思是“静电释放”。ESD是20世纪中期以来形成的以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科。因此，国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD，中文名称为静电阻抗器。

静电放电或ESD的定义是在不同静电电位下的静电电荷在物体或表面之间的转移。放电会在短时间内释放超高压，在1至100纳秒(ns)的千伏(kV)范围内。可以想象，对于这些类型的电压和时间单位，ESD事件具有快速边沿。当发生这样的事件时，静电荷快速转移会造成可见或不可见的火花。

ESD通常只有敏感的电子设备才能检测到，通过触摸没有ESD保护的设备，个人很可能在不知不觉中对器件造成破坏性的损坏。在高度充电的ESD环境中，其封装内的ESD保护硅芯片将被破坏(如图1)。

 

 

图1.芯片ESD损坏的放大示例，显示金属迹线消失，钝化破裂和一种热迁移。 (：Maxim Integrated，应用笔记639)

在图1中，芯片发生ESD事件，所造成的损害是灾难性的，具有蒸发的金属痕迹，受损的钝化区域以及可能的电热迁移软错误。从技术上讲，如果电路仍然可以工作，软错误(例如规格降级)可能会在以后出现。

这种类型的损坏最容易在封装过程中或在芯片组装到PCB之前发生。IC的内部ESD保护电路在预装配处理和装配操作期间为芯片提供了一些保护。在这种环境中，低阻抗接地路径用作放电路径。在封测环境中，低阻抗接地路径的实现包括腕带，接地地板，接地桌面和ESD电离器。一旦IC安装在PCB中并与其他组件互连，这种受保护的环境就会大大降低。需要通过适当的ESD控制和预防，减少ESD损坏。

人们经常在与周围环境相互作用时产生静电火花，这些静电会破坏芯片原本的特性，此类事故每年都会造成数十亿美元的损失。在选择最终产品之前，请务必遵循实验室中的良好ESD预防措施，并查看产品数据表中的ESD保护规范。